在國際單位制7個(gè)基本量中，質(zhì)量單位是目前唯一靠實(shí)物基準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)的。然而，由于實(shí)物基準(zhǔn)易受環(huán)境影響，在長期穩(wěn)定性方面具有局限性，國際上計(jì)劃在2018年實(shí)現(xiàn)對(duì)“千克”進(jìn)行重新定義。屆時(shí)，基于量子物理的質(zhì)量自然基準(zhǔn)將取代目前尚在使用的國際千克原器實(shí)物基準(zhǔn)，成為國際質(zhì)量單位新的源頭。由于未來的質(zhì)量單位將在真空中實(shí)現(xiàn)，而日常生活的質(zhì)量工作標(biāo)準(zhǔn)??砝碼仍是在空氣中使用的，這給質(zhì)量量值的傳遞方式帶來了一系列問題??除了需要將保存在真空中的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)傳遞到空氣中外，還必須對(duì)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行測量和實(shí)時(shí)修正，以保障質(zhì)量單位重新定以后，我國質(zhì)量量值在傳遞過程中的準(zhǔn)確、可靠。
    

    為此，中國計(jì)量院從2013年起，圍繞質(zhì)量單位新定義之后質(zhì)量量值傳遞關(guān)鍵技術(shù)開展了系列研究。經(jīng)過多年努力，項(xiàng)目組在真空質(zhì)量測量、真空質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的傳遞，以及異型砝碼表面吸附測量和修正等方面取得了一系列創(chuàng)新成果，建立了測量靈敏度優(yōu)于0.1μg、滿載重復(fù)性優(yōu)于0.47 μg、測量擴(kuò)展不確定度25 μg（k=2）的高準(zhǔn)確度真空質(zhì)量測量裝置；形成了不同材料砝碼表面吸附率測量、不確定度評(píng)估和吸附修正，空氣密度測量，砝碼交換稱量等一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。
    

    “0.1μg相對(duì)于1 kg物體來說，就相當(dāng)于2 只蚊子與1架空客A320客機(jī)質(zhì)量之間的關(guān)系。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人任孝平打了一個(gè)形象的比方，“靈敏度越小，質(zhì)量測量過程中裝置感知質(zhì)量變化的能力越強(qiáng)，可以達(dá)到的測量準(zhǔn)確度也就越高。”
    

    據(jù)介紹，項(xiàng)目建立的高準(zhǔn)確度真空質(zhì)量測量裝置成功解決了砝碼真空質(zhì)量測量時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定性和保持高真空度之間的矛盾；采用的非接觸式分子泵散熱方法和多點(diǎn)位多參數(shù)循環(huán)監(jiān)測方法，顯著提高了裝置的測量重復(fù)性和穩(wěn)定性。此外，項(xiàng)目還實(shí)現(xiàn)了多種砝碼表面吸附與其逆過程的精確分析，吸附測量擴(kuò)展不確定度0.0011 μg/cm2（k=2），達(dá)到了國際先進(jìn)水平。